《电子电路辅导》

电子电路——模拟电子技术1整理ppt

电子技术由模拟电子技术和数字电子技术两部分构成。两者的区别在于所处理的信号不同：前者处理的是模拟信号（在时间上或数值上连续变化的信号），相应的电路称为模拟电路；后者处理的是数字信号（在时间上或数值上都是不连续的，即所谓离散的信号），相应的电路称为数字电路。2整理ppt1.半导体基本知识和PN结1）导体、半导体和绝缘体物质按其导电性能分类,可分为导体、绝缘体和半导体。

半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。其内部存在有两种载流子：自由电子和空穴。在常态下，它们的导电能力很弱，更接近于绝缘体；但在掺入杂质(其它元素)、受热、光照或受到其它条件影响后，它的导电能力将明显增强而接近于导体。一、半导体基础和常用半导体器件3半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质（其它元素），会使它的导电能力明显改变。4通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，它们共用一对价电子。5硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子6共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是8个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+47+4+4+4+4本征半导体的导电机理自由电子空穴被束缚电子8本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度（单位体积内的载流子数量）。92）杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体（电子型半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体（空穴型半导体）。10N型半导体N型半导体中的载流子是什么？1、由磷原子提供的电子，浓度与磷原子相同。2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。？11P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼B（或铟In），晶体点阵中的某些半导体原子被硼原子或铟原子（杂质）所取代；硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。12总结1、N型半导体中电子是多子，其中大部分是所掺杂质提供的电子，本征半导体产生的电子只占少数。N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。2、P型半导体中空穴是多子，电子是少子。133）PN结PN结的形成在同一片半导体基片上，采用半导体工艺分别制造P型半导体（P区）和N型半导体（N区），经过多数载流子的扩散运动，在它们的交界面处就形成了PN结。①14－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空间电荷区N型区P型区

内电场15②PN结的单向导电性PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压(P+,N-)。PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是：P区加负、N区加正电压(P-,N+)。16结论：所谓PN结的单向导电性是指：1.PN结外加正向电压（正向偏置，即P+，N-）时——PN结导通，其正向导通电阻很小，有较大的正向电流通过（主要由多数载流子组成）；2.PN结外加反向电压（反向偏置，即P-，N+）时——PN结截止，其反向电阻很大，只流过很小的反向电流（主要由少数载流子组成）；此电流很小，常可视为0。172.半导体二极管(1)、基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳触丝线基片点接触型18PN结面接触型PN阳极阴极19(2)、伏安特性UI门槛电压（死区电压）Uth

硅管0.5V,锗管0.2V。导通电压（压降）UDon硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)20(3)、主要参数1）额定正向平均电流（最大整流电流）IF二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2）最高反向工作电压UR保证二极管安全工作时允许外加的最高反向电压值。一般取UR=(1/2～2/3)U(BR)

。213）反向电流IR指二极管外加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数。二极管的应用主要是利用它的单向导电性,包括整流、限幅、保护等。4)最高工作频率fM保证二极管的单向导电作用的最高工作频率。22(4)二极管的应用举例

二极管是电子线路中常用的基本半导体器件之一。它被广泛应用于整流、检波、箝位、限幅以及数字开关电路中。例二极管箝位电路右图电路中，设DA、DB都是硅二极管；求下列几种情况下电路输出端的电位VF。1)VA=VB=0V;2)VA=3V,VB=0V;3)VA=VB=3VVF+5VVAVBRDADB23解：1）此时DA,DB均导通，∴VF=0+0.6=0.6V2）此时DB导通，DA截止，∴VF=0+0.6=0.6V3）此时DA,DB均导通，∴VF=3+0.6=3.6V

电路中，利用二极管正向导通压降很小的特点，使输出端F的电位维持在一个不变的数值上，这就是二极管的箝位作用。在第2）题中，DB就起着箝位作用，而DA则起着隔离作用。VF+5VVAVBRDADB24

例二极管限幅电路右示电路中,ui=5sinωtV,D为理想二极管,E=2V;试画出uo波形。解当ui﹥E时，D导通，uo=ui；当ui﹤E时，D截止，uo=E。因此可画得uo波形如右。本例中，利用二极管的单向导电特性，使uo≥E，这就是二极管的限幅作用。ui/V0ωtEu0/VEωt52-5520DRE+_+_uiuo+_25特殊二极管①稳压二极管UIUZIZIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。+-符号及伏安特性稳压工作区26稳压二极管的参数（1）稳定电压UZ（2）电压温度系数CT(U)（%/℃）稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻（4）稳定电流IZ；最大、最小稳定电流Izmax、Izmian。（5）最大允许功耗27②光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。IV照度增加28③发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。293.双极型晶体管(半导体三极管)1）基本结构BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型30BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管31（1）输入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V死区电压:硅管0.5V，锗管0.2V。导通电压UBE(on)：硅管UBE(on)0.6~0.7V,锗管UBE(on)0.2~0.3V。32（2）输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）；发射结正偏，集电结反偏。当UCE大于一定的数值时IC只与IB有关，IC=IB。33IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中UCEUBE,发射结、集电结均正偏，IB>IC，UCE0.3V称为饱和区。34IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死区电压，称为截止区。此时，发射结、集电结均反偏。35小结：1.三极管有三个工作区：放大区、饱和区和截止区；2.三极管工作在放大区时：发射结正偏，集电结反偏；对NPN管，集电极（c）的电位最高，基极（b）电位其次，发射极（e）电位最低；对PNP管，集电极（c）的电位最低，基极（b）电位其次，发射极(e)电位最高；363.三极管工作在饱和区时：发射结和集电结都正偏；对NPN管，基极（b）的电位最高，集电极（c）和发射极（e）的电位都低于基极（b）的电位；对PNP管，基极（b）的电位最低，集电极（c）和发射极(e)电位都高于基极（b）的电位；4.三极管工作在截止区时：发射结和集电结都反偏；对NPN管，基极（b）的电位最低，集电37极（c）和发射极（e）的电位都高于基极（b）的电位；对PNP管，基极（b）的电位最高，集电极（c）和发射极(e)电位都低于基极（b）的电位。三极管工作于放大区时各极电位情况becIBIEIC+++_becIBIEIC___+NPNPNP38（3）主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射直流电流放大系数：1.电流放大系数β和_39工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大系数为：40例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：=注意：前提是三极管工作在放大区。412.集-基极反向截止电流ICBOAICBOICBO是集电结反偏时由少子漂移形成的反向电流，它受温度变化的影响。423.集-射极反向截止电流ICEO（穿透电流）AICEOICEO=(1+β)ICBO434.集电极最大电流ICM集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。所以集电极电流应为：IC=IB+ICEO而ICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。以下三个参数为极限参数：445.集-射极反向击穿电压当集---射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。6.集电极最大允许功耗PCM集电极电流IC流过三极管，所发出的焦耳热为：PC=ICUCE必定导致结温上升，所以对PC有限制。PCPCM45ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区464.单极型三极管（场效应管FET）

场效应晶体管（FieldEffectTransistor缩写FET）简称场效应管。由一种多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。它是根据三极管的原理开发出的新一代放大元件，有3个电极——栅极，漏极，源极，它的特点是栅极的输入电阻极高，采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧，它属于电压控制型（电场效应控制型）半导体器件。

47特点: